电源可靠性分析 电源的寿命

交换式电源供应器根据设计的电力和架构而不同，可以由数十个部件、甚至数百个部件构成。由于各部件在设计上是必要的，所以如何确认实际的寿命和可靠性是各厂家的诀窍，一般的电源寿命评价主要由风扇、铝质电解容量等一部分重要的零组件的使用寿命决定。明纬设计的产品寿命评价为了确保产品寿命和品质必须通过ORT/DMTBF/冷热冲击/Life time验证。

本文主要讨论了电解容量life time的验证和寿命评估。

铝电解容量（aluminumelectrolytic capacitor）对使用条件（温度、负荷等）的影响大，在长时间的动作下电容值减少，损失角（tandelta；）增加，影响寿命。这种现象主要是由于容量中电解质的扩散效应（diffusion effect），即电解质扩散到密封材料，并扩散到外部。一般来说，铝电解容量寿命可以根据Arrhenius定律（化学扩散反应速度）来估计，在一定时间后逐渐枯竭，容量值的降低/内部电阻ESR）上升，容量就会损坏。环境温度上升10°C，寿命减少一半，相反温度降低10°C，寿命增加2倍。

另外，下图表示典型的产品寿命期间的故障率曲线图（浴缸曲线）。

浴缸曲线

（1）初始故障期间

为了防止初期故障，在完成品出货前曾对不良部件进行过筛选，进行过老化测试，因此S.p.S.在交付给客户时往往会进入偶然的故障期间。

（2）或有故障期间

产品的稳定性与可靠性（MTBF）有关，基本上故障率较低，但偶尔发生期间的故障率与使用者的安装及工作条件（环境温度、减值、通风、振动）有关。

（3）消耗故障期间

在偶然的故障期间后，产品进入了消耗故障期间，这种情况下，大多属于部件的老化（例如风扇、电解电容器）。

使用寿命（life time）与负载（load）及温度的关系

根据上述总线标签曲线进行研究，对偶发故障期间的可靠性与使用者的安装或应用条件（环境温度、减值、通风、振动）有关。环境温度（Tamb.）中除去其他外部影响条件，或对产品外壳温度（Tcase）和负荷条件进行产品寿命分析探讨。

明纬产品寿命验证基于国际知名电解容量厂商提供的计算方式，以CLG-150机型为例，采用全填充橡胶机型，其设计输出容量为10000小时@105°C的日系品牌铝质电解容量，其容量寿命V.S负荷V.S温度的关系如下说明。

A.使用寿命与负荷及环境温度的关系图（一）

使用寿命与负载的关系是，当环温度为55°C时，负荷动作为100%，其寿命约为35Khrs。当负荷减值被使用到75%时，其寿命约为57Khrs，即，当负荷减值被使用到75%时，寿命将提高1.6倍。

使用寿命与环温度的关系是，当负载以75%LOAD操作时，环境温度以55°C操作，其寿命约为57Khrs。当环境温度降低到45℃时，其寿命增加了约1倍114Khrs。

B.使用寿命与机壳温度的关系：图（二）

在填充机型中，由于使用者不测量易量内部容量温度，所以能够测量Tcase的温度进行评价。假定Tcase小于55℃，其寿命约为100Khrs。Tcase为70℃时，其寿命约为35Khrs。

图（一）寿命V.S负荷V.S环境温度图（二）寿命V.S外壳温度

电气性能和可靠性分析

从市场实际使用了10年CLG-150产品（2008/12产品-街灯的应用），分析产品的电气性能和可靠性，摘要重点如下。

bull; 电气特性-重要电气规格分析

bull; 可靠性特性？电解电容值分析

总结：

明纬设计及零件的选择基于长期的信赖。佐当前相关实施的可靠性测试（环温度上升限制/ORT长时间寿命燃烧器验证/冷热冲击/振动/防水/盐雾hellip；）实际使用市场10年的产品，确认相关参数（电气/绝缘/零件寿命）。均正常，证明10年前台湾地区首个街灯产品质量良好，使用10年估计没问题，佐证明相关可靠性评价，长期使用可靠性良好。

另外，LED驱动电源选择高效率的电路设计产品，在部件设计中使用高品质的电解容量LED驱动电源也是提高照明器具寿命的参考方向。